ઉત્પાદન માહિતી અને પરામર્શ માટે અમારી વેબસાઇટ પર આપનું સ્વાગત છે.
અમારી વેબસાઇટ:https://www.vet-china.com/
સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ સતત પ્રગતિ કરી રહી છે, તેથી ઉદ્યોગમાં "મૂરનો કાયદો" નામનું એક પ્રખ્યાત વિધાન ફરતું રહ્યું છે. તે 1965 માં ઇન્ટેલના સ્થાપકોમાંના એક ગોર્ડન મૂરે દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું. તેનો મુખ્ય વિષય છે: એકીકૃત સર્કિટ પર સમાવી શકાય તેવા ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સંખ્યા લગભગ દર 18 થી 24 મહિનામાં બમણી થશે. આ કાયદો માત્ર ઉદ્યોગના વિકાસ વલણનું વિશ્લેષણ અને આગાહી નથી, પરંતુ સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓના વિકાસ માટે પ્રેરક બળ પણ છે - બધું નાના કદ અને સ્થિર કામગીરી સાથે ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવાનું છે. 1950 ના દાયકાથી આજ સુધી, લગભગ 70 વર્ષોમાં, કુલ BJT, MOSFET, CMOS, DMOS અને હાઇબ્રિડ BiCMOS અને BCD પ્રક્રિયા તકનીકો વિકસાવવામાં આવી છે.
૧. બીજેટી
બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર (BJT), જેને સામાન્ય રીતે ટ્રાયોડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં ચાર્જ ફ્લો મુખ્યત્વે PN જંકશન પર વાહકોના પ્રસરણ અને ડ્રિફ્ટ ગતિને કારણે હોય છે. કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો બંનેનો પ્રવાહ શામેલ છે, તેને બાયપોલર ડિવાઇસ કહેવામાં આવે છે.
તેના જન્મના ઇતિહાસ પર નજર કરીએ તો. વેક્યુમ ટ્રાયોડ્સને સોલિડ એમ્પ્લીફાયરથી બદલવાના વિચારને કારણે, શોકલીએ 1945 ના ઉનાળામાં સેમિકન્ડક્ટર્સ પર મૂળભૂત સંશોધન કરવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. 1945 ના બીજા ભાગમાં, બેલ લેબ્સે શોકલીના નેતૃત્વમાં એક સોલિડ-સ્ટેટ ફિઝિક્સ સંશોધન જૂથની સ્થાપના કરી. આ જૂથમાં, ફક્ત ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ જ નહીં, પણ સર્કિટ એન્જિનિયરો અને રસાયણશાસ્ત્રીઓ પણ છે, જેમાં સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્રી બાર્ડીન અને પ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્રી બ્રેટેનનો સમાવેશ થાય છે. ડિસેમ્બર 1947 માં, એક ઘટના જે પછીની પેઢીઓ દ્વારા એક સીમાચિહ્નરૂપ માનવામાં આવતી હતી તે તેજસ્વી રીતે બની - બાર્ડીન અને બ્રેટેને વર્તમાન એમ્પ્લીફિકેશન સાથે વિશ્વના પ્રથમ જર્મેનિયમ પોઇન્ટ-સંપર્ક ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સફળતાપૂર્વક શોધ કરી.
બાર્ડીન અને બ્રેટેનનો પ્રથમ પોઈન્ટ-કોન્ટેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર
તેના થોડા સમય પછી, શોકલીએ 1948 માં બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધ કરી. તેમણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો કે ટ્રાન્ઝિસ્ટર બે pn જંકશનથી બનેલું હોઈ શકે છે, એક ફોરવર્ડ બાયસ્ડ અને બીજું રિવર્સ બાયસ્ડ, અને જૂન 1948 માં પેટન્ટ મેળવ્યું. 1949 માં, તેમણે જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરના કાર્યનો વિગતવાર સિદ્ધાંત પ્રકાશિત કર્યો. બે વર્ષથી વધુ સમય પછી, બેલ લેબ્સના વૈજ્ઞાનિકો અને ઇજનેરોએ જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરના મોટા પાયે ઉત્પાદન (1951 માં સીમાચિહ્નરૂપ) પ્રાપ્ત કરવા માટે એક પ્રક્રિયા વિકસાવી, જેનાથી ઇલેક્ટ્રોનિક ટેકનોલોજીનો નવો યુગ શરૂ થયો. ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધમાં તેમના યોગદાનને માન્યતા આપતા, શોકલીએ, બાર્ડીન અને બ્રેટેનને સંયુક્ત રીતે 1956 માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર જીત્યો.
NPN બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું સરળ માળખાકીય આકૃતિ
બાયપોલર જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટરની રચના અંગે, સામાન્ય BJTs NPN અને PNP છે. વિગતવાર આંતરિક રચના નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે. ઉત્સર્જકને અનુરૂપ અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર એ ઉત્સર્જક ક્ષેત્ર છે, જેમાં ઉચ્ચ ડોપિંગ સાંદ્રતા છે; આધારને અનુરૂપ અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર એ આધાર ક્ષેત્ર છે, જેની પહોળાઈ ખૂબ જ પાતળી અને ડોપિંગ સાંદ્રતા ખૂબ ઓછી છે; કલેક્ટરને અનુરૂપ અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્ર એ કલેક્ટર ક્ષેત્ર છે, જેનો વિસ્તાર મોટો અને ડોપિંગ સાંદ્રતા ખૂબ ઓછી છે.
BJT ટેકનોલોજીના ફાયદાઓમાં ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ, ઉચ્ચ ટ્રાન્સકન્ડક્ટન્સ (ઇનપુટ વોલ્ટેજ ફેરફારો મોટા આઉટપુટ વર્તમાન ફેરફારોને અનુરૂપ છે), ઓછો અવાજ, ઉચ્ચ એનાલોગ ચોકસાઈ અને મજબૂત વર્તમાન ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતા છે; ગેરફાયદામાં ઓછી એકીકરણ (બાજુના કદ સાથે ઊભી ઊંડાઈ ઘટાડી શકાતી નથી) અને ઉચ્ચ પાવર વપરાશ છે.
2. એમઓએસ
મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર FET), એટલે કે, એક ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર જે મેટલ લેયર (M-મેટલ એલ્યુમિનિયમ) ના ગેટ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરીને સેમિકન્ડક્ટર (S) વાહક ચેનલના સ્વિચને નિયંત્રિત કરે છે અને ઓક્સાઇડ લેયર (O-ઇન્સ્યુલેટિંગ લેયર SiO2) દ્વારા સ્રોતને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની અસર ઉત્પન્ન કરે છે. ગેટ અને સોર્સ, અને ગેટ અને ડ્રેઇન SiO2 ઇન્સ્યુલેટિંગ લેયર દ્વારા અલગ કરવામાં આવતા હોવાથી, MOSFET ને ઇન્સ્યુલેટેડ ગેટ ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર પણ કહેવામાં આવે છે. 1962 માં, બેલ લેબ્સે સત્તાવાર રીતે સફળ વિકાસની જાહેરાત કરી, જે સેમિકન્ડક્ટર વિકાસના ઇતિહાસમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્નોમાંનું એક બન્યું અને સેમિકન્ડક્ટર મેમરીના આગમન માટે સીધો તકનીકી પાયો નાખ્યો.
વાહક ચેનલ પ્રકાર અનુસાર MOSFET ને P ચેનલ અને N ચેનલમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ગેટ વોલ્ટેજ કંપનવિસ્તાર અનુસાર, તેને આમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ડિપ્લેશન પ્રકાર - જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ શૂન્ય હોય છે, ત્યારે ડ્રેઇન અને સ્ત્રોત વચ્ચે એક વાહક ચેનલ હોય છે; ઉન્નતીકરણ પ્રકાર - N (P) ચેનલ ઉપકરણો માટે, જ્યારે ગેટ વોલ્ટેજ શૂન્ય કરતા વધારે (ઓછો) હોય ત્યારે જ વાહક ચેનલ હોય છે, અને પાવર MOSFET મુખ્યત્વે N ચેનલ ઉન્નતીકરણ પ્રકાર છે.
MOS અને ટ્રાયોડ વચ્ચેના મુખ્ય તફાવતોમાં નીચેના મુદ્દાઓનો સમાવેશ થાય છે પરંતુ તે મર્યાદિત નથી:
-ટ્રાયોડ્સ બાયપોલર ડિવાઇસ છે કારણ કે બહુમતી અને લઘુમતી વાહકો બંને એક જ સમયે વહનમાં ભાગ લે છે; જ્યારે MOS સેમિકન્ડક્ટરમાં બહુમતી વાહકો દ્વારા જ વીજળીનું સંચાલન કરે છે, અને તેને યુનિપોલર ટ્રાન્ઝિસ્ટર પણ કહેવામાં આવે છે.
-ટ્રાયોડ્સ એ વર્તમાન-નિયંત્રિત ઉપકરણો છે જે પ્રમાણમાં વધુ પાવર વપરાશ ધરાવે છે; જ્યારે MOSFET એ વોલ્ટેજ-નિયંત્રિત ઉપકરણો છે જે ઓછા પાવર વપરાશ ધરાવે છે.
-ટ્રાયોડ્સમાં મોટો ઓન-રેઝિસ્ટન્સ હોય છે, જ્યારે MOS ટ્યુબમાં નાનો ઓન-રેઝિસ્ટન્સ હોય છે, ફક્ત થોડાક સો મિલિઓહ્મ. વર્તમાન વિદ્યુત ઉપકરણોમાં, MOS ટ્યુબનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સ્વીચો તરીકે થાય છે, મુખ્યત્વે કારણ કે MOS ની કાર્યક્ષમતા ટ્રાયોડ્સની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઊંચી હોય છે.
-ટ્રાયોડ્સની કિંમત પ્રમાણમાં ફાયદાકારક હોય છે, અને MOS ટ્યુબ પ્રમાણમાં મોંઘી હોય છે.
-આજકાલ, મોટાભાગના દૃશ્યોમાં ટ્રાયોડ્સને બદલવા માટે MOS ટ્યુબનો ઉપયોગ થાય છે. ફક્ત કેટલાક ઓછા-પાવર અથવા પાવર-અસંવેદનશીલ દૃશ્યોમાં, અમે કિંમતના ફાયદાને ધ્યાનમાં રાખીને ટ્રાયોડ્સનો ઉપયોગ કરીશું.
૩. સીએમઓએસ
પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર: CMOS ટેકનોલોજી ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને લોજિક સર્કિટ બનાવવા માટે પૂરક p-ટાઇપ અને n-ટાઇપ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ટ્રાન્ઝિસ્ટર (MOSFETs) નો ઉપયોગ કરે છે. નીચેનો આકૃતિ એક સામાન્ય CMOS ઇન્વર્ટર બતાવે છે, જેનો ઉપયોગ "1→0" અથવા "0→1" રૂપાંતર માટે થાય છે.
નીચે આપેલ આકૃતિ એક લાક્ષણિક CMOS ક્રોસ-સેક્શન છે. ડાબી બાજુ NMS છે, અને જમણી બાજુ PMOS છે. બે MOS ના G ધ્રુવો એક સામાન્ય ગેટ ઇનપુટ તરીકે એકસાથે જોડાયેલા છે, અને D ધ્રુવો એક સામાન્ય ડ્રેઇન આઉટપુટ તરીકે એકસાથે જોડાયેલા છે. VDD PMOS ના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે, અને VSS NMOS ના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે.
૧૯૬૩ માં, ફેરચાઇલ્ડ સેમિકન્ડક્ટરના વાનલાસ અને સાહે CMOS સર્કિટની શોધ કરી. ૧૯૬૮ માં, અમેરિકન રેડિયો કોર્પોરેશન (RCA) એ પ્રથમ CMOS ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ પ્રોડક્ટ વિકસાવી, અને ત્યારથી, CMOS સર્કિટે ખૂબ વિકાસ પ્રાપ્ત કર્યો છે. તેના ફાયદા ઓછા પાવર વપરાશ અને ઉચ્ચ એકીકરણ છે (STI/LOCOS પ્રક્રિયા એકીકરણને વધુ સુધારી શકે છે); તેનો ગેરલાભ લોક ઇફેક્ટનું અસ્તિત્વ છે (PN જંકશન રિવર્સ બાયસનો ઉપયોગ MOS ટ્યુબ વચ્ચે આઇસોલેશન તરીકે થાય છે, અને હસ્તક્ષેપ સરળતાથી ઉન્નત લૂપ બનાવી શકે છે અને સર્કિટને બાળી શકે છે).
4. ડીએમઓએસ
ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર: સામાન્ય MOSFET ઉપકરણોની રચનાની જેમ, તેમાં પણ સ્ત્રોત, ડ્રેઇન, ગેટ અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે, પરંતુ ડ્રેઇન એન્ડનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ વધારે હોય છે. ડબલ ડિફ્યુઝન પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે.
નીચે આપેલ આકૃતિ પ્રમાણભૂત N-ચેનલ DMOS ના ક્રોસ-સેક્શન દર્શાવે છે. આ પ્રકારના DMOS ઉપકરણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે લો-સાઇડ સ્વિચિંગ એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે, જ્યાં MOSFET નો સ્ત્રોત જમીન સાથે જોડાયેલ હોય છે. વધુમાં, એક P-ચેનલ DMOS પણ હોય છે. આ પ્રકારના DMOS ઉપકરણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે હાઇ-સાઇડ સ્વિચિંગ એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે, જ્યાં MOSFET નો સ્ત્રોત પોઝિટિવ વોલ્ટેજ સાથે જોડાયેલ હોય છે. CMOS ની જેમ, પૂરક DMOS ઉપકરણો પૂરક સ્વિચિંગ કાર્યો પૂરા પાડવા માટે સમાન ચિપ પર N-ચેનલ અને P-ચેનલ MOSFET નો ઉપયોગ કરે છે.
ચેનલની દિશાના આધારે, DMOS ને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, એટલે કે વર્ટિકલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર VDMOS (વર્ટિકલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ MOSFET) અને લેટરલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર LDMOS (લેટરલ ડબલ-ડિફ્યુઝ્ડ MOSFET).
VDMOS ઉપકરણો ઊભી ચેનલ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે. લેટરલ DMOS ઉપકરણોની તુલનામાં, તેમની પાસે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ અને કરંટ હેન્ડલિંગ ક્ષમતાઓ વધુ છે, પરંતુ ઓન-રેઝિસ્ટન્સ હજુ પણ પ્રમાણમાં મોટી છે.
LDMOS ઉપકરણો લેટરલ ચેનલ સાથે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા છે અને તે અસમપ્રમાણ પાવર MOSFET ઉપકરણો છે. વર્ટિકલ DMOS ઉપકરણોની તુલનામાં, તેઓ ઓછા ઓન-રેઝિસ્ટન્સ અને ઝડપી સ્વિચિંગ ગતિને મંજૂરી આપે છે.
પરંપરાગત MOSFETs ની તુલનામાં, DMOS માં વધુ ઓન-કેપેસિટીન્સ અને ઓછો પ્રતિકાર હોય છે, તેથી તેનો ઉપયોગ પાવર સ્વીચો, પાવર ટૂલ્સ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહન ડ્રાઇવ જેવા ઉચ્ચ-પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.
૫. બાયસીએમઓએસ
બાયપોલર CMOS એ એક એવી ટેકનોલોજી છે જે CMOS અને બાયપોલર ડિવાઇસને એક જ ચિપ પર એક જ સમયે એકીકૃત કરે છે. તેનો મૂળ વિચાર CMOS ડિવાઇસનો મુખ્ય યુનિટ સર્કિટ તરીકે ઉપયોગ કરવાનો છે, અને બાયપોલર ડિવાઇસ અથવા સર્કિટ ઉમેરવાનો છે જ્યાં મોટા કેપેસિટીવ લોડ ચલાવવાની જરૂર હોય છે. તેથી, BiCMOS સર્કિટમાં CMOS સર્કિટના ઉચ્ચ એકીકરણ અને ઓછા પાવર વપરાશના ફાયદા છે, અને BJT સર્કિટની હાઇ સ્પીડ અને મજબૂત કરંટ ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતાઓના ફાયદા છે.
STMicroelectronics ની BiCMOS SiGe (સિલિકોન જર્મેનિયમ) ટેકનોલોજી એક જ ચિપ પર RF, એનાલોગ અને ડિજિટલ ભાગોને એકીકૃત કરે છે, જે બાહ્ય ઘટકોની સંખ્યાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે અને પાવર વપરાશને શ્રેષ્ઠ બનાવી શકે છે.
૬. બીસીડી
બાયપોલર-CMOS-DMOS, આ ટેકનોલોજી બાયપોલર, CMOS અને DMOS ઉપકરણોને એક જ ચિપ પર બનાવી શકે છે, જેને BCD પ્રક્રિયા કહેવાય છે, જે સૌપ્રથમ 1986 માં STMicroelectronics (ST) દ્વારા સફળતાપૂર્વક વિકસાવવામાં આવી હતી.
બાયપોલર એનાલોગ સર્કિટ માટે યોગ્ય છે, CMOS ડિજિટલ અને લોજિક સર્કિટ માટે યોગ્ય છે, અને DMOS પાવર અને હાઇ-વોલ્ટેજ ઉપકરણો માટે યોગ્ય છે. BCD ત્રણેયના ફાયદાઓને જોડે છે. સતત સુધારા પછી, BCD નો ઉપયોગ પાવર મેનેજમેન્ટ, એનાલોગ ડેટા એક્વિઝિશન અને પાવર એક્ટ્યુએટર્સના ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. ST ની સત્તાવાર વેબસાઇટ અનુસાર, BCD માટેની પરિપક્વ પ્રક્રિયા હજુ પણ 100nm ની આસપાસ છે, 90nm હજુ પણ પ્રોટોટાઇપ ડિઝાઇનમાં છે, અને 40nmBCD ટેકનોલોજી તેના આગામી પેઢીના ઉત્પાદનોની છે જે વિકાસ હેઠળ છે.
પોસ્ટ સમય: સપ્ટેમ્બર-૧૦-૨૦૨૪